TECAPOWDER PI-Pulver für Hochleistungsfertigteile

Heißpressen ist das Sintern des Materials bei Temperaturen oberhalb der Glasübergangstemperatur unter einem Druck von 35 MPa (5.000 psi). Die Formgebungstemperatur beträgt 350 °C (662 °F). Die erforderliche Ausrüstung besteht aus einer Presse, die 100 Tonnen in einem 15-Stunden-Zyklus halten kann, und einer oben und unten beheizten Form mit Heizband.

Beispiel: Herstellung eines Formteiles mit einem Durchmesser von 20 cm (8 Zoll) und einer Höhe von 5 cm (2 Zoll). 

Es wird ein geeignetes Trennmittel empfohlen. Vor dem Befüllen der Form muss das Pulver getrocknet werden, um die Gleichgewichtsfeuchtigkeit zu beseitigen. Die Trocknung kann bei 100 °C (219 °F) über 2 Stunden für eine Menge von 1,8 kg (4 lb.) erfolgen. Bei der Befüllung sollte die Form auf 250 °C (480 °F) vorgeheizt werden und das Pulver direkt aus dem Ofen in die Form gefüllt werden. Die erste Kompression bis zu 17 MPa (2.500 psi) sollte die Luft aus der Pulvermenge entfernen. Nach diesem Schritt beginnt das Aufheizen mit einer Rampe auf 300 °C (572 °F). Bei dieser Temperatur ist die erste Verweilzeit von 1 Stunde erforderlich. Dann wird der volle Druck von 35 MPa (5.000 psi) angelegt und die Rampe auf 340 °C (647 °F) beginnt.

Temperaturverlauf beim Heißpressen von TECAPOWDER PI

Nach Erreichen dieser Temperatur ist eine Verweilzeit von 4 Stunden erforderlich, um eine gleichmäßige Wärmedurchdringung zu erreichen. Am Ende dieses Programms beginnt eine langsame Abkühlungsrampe, um die Temperatur innerhalb von 4 Stunden auf 250 °C (480 °F) unter vollem Druck zu senken. Nach Erreichen dieser Temperatur kann der Sinterteil entformt werden.

Füllstoffe/Verstärkungsmaterialien:

Graphit

Ensinger hat die meisten verfügbaren Graphitarten getestet, um das beste Material für TECAPOWDER PI auszuwählen. Die folgenden Eigenschaften sind für die Verwendung von Bedeutung:

• Für eine homogen bearbeitete Oberfläche ist eine feine Partikelgröße erforderlich.
• Für eine hohe Verschleißfestigkeit ist eine gute Einbindung des Graphits in die Matrix erforderlich, die Oberflächenmorphologie ist wichtig.
• Zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften sollte die Partikelgröße des Füllstoffs in etwa die gleiche sein wie die des Matrix-Harzes, das Matrixmaterial muss nach dem Mischen die Füllstoffoberfläche bedecken.
• Für das Mischen: Die Funktion der Mischzeit und der Füllstoffbeschichtung ist sehr wichtig. Vormischungen sind notwendig.

PTFE

Um eine gleichmäßige Matrix und beste Reibungs- und Verschleißeigenschaften zu erhalten, ist die Verwendung von sehr feinen PTFE-Partikeln erforderlich. Außerdem sollte der Schmelzpunkt des Zusatzmaterials auf dem gleichen Niveau wie der Tg-Wert des Matrixmaterials liegen.

MoS₂

Die Schmierung von MoS2 basiert auf der Oberflächenglättung durch Materialtransfer. In dieser Hinsicht ist es sehr wichtig, sehr feine Partikel als Füllstoff und den richtigen Prozentsatz in der Zusammensetzung zu haben. Um MoS2 bei ca. 345 °C (650 °F) verarbeiten zu können, bietet Ensinger eine spezielle Variante von TECAPOWDER PI an.

Beim Zerspanen von TECAPOWDER PI sollten folgende Regeln beachtet werden:

• Verwenden Sie einen möglichst großen positiven Spanwinkel und scharfe Schneiden.
• Vermeiden Sie hohe Schnittdrücke und damit verbundene Überhitzungen.
• Niedrige Vorschubgeschwindigkeiten verwenden.
• Kunststoffe haben eine höhere Wärmeausdehnung als Metalle. Lassen Sie das Werkstück vor der Bearbeitung abkühlen.
• Vermeiden Sie Durchbiegung durch den Spanndruck. Es wird empfohlen, Spannzangen mit Außen- oder 1.D. zu verwenden. Wenn ein Spannfutter verwendet werden soll, sorgen Sie für weiche Backen. Eine höhere Anzahl von Backen hilft, die Haltekraft zu verteilen. Reduzieren Sie den Spanndruck.
• Kühlen Sie das Werkstück mit Luft, Wasser oder Kühlmittel.

Drehen

P84-Teile lassen sich mit Standard-Drehvorrichtungen leicht bearbeiten. Es wird empfohlen, hartmetallbestückte Werkzeuge zu verwenden. Für Schrupp- und Schlichtdreharbeiten ist eine Schneidengeometrie zu verwenden, die der für Aluminium auf einer numerisch gesteuerten Drehbank entspricht. Der Nasenradius der Schneidenspitze sollte zwischen 0,1 und 0,2 mm liegen, um eine gute Oberflächengüte zu gewährleisten. Es ist wichtig, dass die Schneidenspitze in der Mitte des zu drehenden Werkstücks ausgerichtet ist. Scharfe Schneidkanten ermöglichen hohe Schnittgeschwindigkeiten bei geringem Vorschub. 

Drehwerkzeug

Schleifen

P84-Teile können mit Flachschleifmaschinen, die für die Metallbearbeitung verwendet werden, auf enge Toleranzen geschliffen werden. Rundstäbe und Rohre werden auf spitzenlosen Schleifmaschinen geschliffen. Verwenden Sie doppelbeschichtetes Klebeband, um das Material auf dem Tisch zu fixieren, und kühlen Sie es mit Wasser ab. Die Oberflächengeschwindigkeit des Tisches sollte etwa 0,3 m/s (60 ft/min) für das Grobschleifen und 0,18 m/s (35 ft/min) für das Feinschleifen betragen.

Fräsen

TECAPOWDER PI-Teile können mit allen handelsüblichen HSS- oder hartmetallbestückten Fräswerkzeugen bearbeitet werden. Vorzugsweise werden mehrschneidige Fräser eingesetzt. Um Kantenausbrüche zu vermeiden, empfehlen wir, von der Blockaußenseite zur Mitte hin zu fräsen und kleine Austrittswinkel zu verwenden. Die Schnittgeschwindigkeit sollte zwischen 6,35 und 10 cm/min liegen und der Vorschub sollte weniger als 0,7-0,15 mm betragen. Je geringer die Vorschubgeschwindigkeit, desto besser die Oberflächengüte. Eine Schmierung oder Kühlung ist nicht erforderlich.

Konventionelles Fräsen

Bohren

Zum Bohren von Löchern in TECAPOWDER PI-Teile können Edelstahlbohrer (Spitzenwinkel 90 °C) oder Hartmetallbohrer (Spitzenwinkel 90-120 °C) verwendet werden. Wenn der Bohrdurchmesser mehr als 2 cm beträgt, ist die Stegdicke zu reduzieren. Arbeiten Sie mit Bohrgeschwindigkeiten von 2,3-2,8 m/s (450-550 ft/min) und Vorschubgeschwindigkeiten von weniger als (0,004 in). Sorgen Sie für eine gute Spanabfuhr, um eine lokale Erwärmung des Werkstücks zu vermeiden.

Abstechen

TECAPOWDER PI-Werkstoffe können mit Kreissägen oder Bandsägen getrennt werden. Wenn Sie hartmetallbestückte Sägeblätter verwenden, erhöht sich die Lebensdauer der Werkzeuge. Die Sägegeschwindigkeit für Kreissägen sollte 2-3 m betragen, für Bandsägen 0,3-0,4 m. Wenn Platten mit Kreissägen geschnitten werden sollen, stellen Sie die Blatthöhe so ein, dass der Durchbruch des Blattes nicht mehr als 2-3 mm von der Oberfläche entfernt ist, um Kantenausbrüche zu vermeiden.

Dieses Verfahren wird zur Herstellung kleinerer Halbzeuge aus TECAPOWDER PI. Die Durchmesser werden durch die Handhabungsmöglichkeiten der Formen begrenzt. Übliche Formgrößen haben Außendurchmesser von 20-25 cm (8-10 in). Die Formen müssen in der Lage sein, Drücke bis zu 69 MPa (10.000 psi) bei 400 °C (752 °F) zu halten. Dies bedeutet, dass hohe Wandstärken und Warmarbeitsstähle für die Werkzeuge verwendet werden müssen. Das Sintern kann in einem einfachen Umluftofen erfolgen, der Temperaturen von bis zu 400 °C (572 °F) halten kann.

In den folgenden Schritten wird beschrieben, wie man bei diesem Verfahren formt und sintert.

1. Das über mehrere Stunden vorgetrocknete Pulver wird in die Form gefüllt und 5 Minuten lang verdichtet, um es zu entgasen.
2. Die geschlossene Form wird in einen vorgeheizten Ofen (350 °C) gestellt und je nach Größe mehrere Stunden gelagert. Nach jeder vollen Stunde muss sie herausgenommen und erneut 5 Minuten lang mit 35 MPa (5000 psi) verdichtet werden. Dann wird sie wieder in den Ofen gestellt.
3. Wenn das berechnete Ende der Verweilzeit erreicht ist, wird die Form in die Presse gelegt, mit 55 MPa (8000 psi) belastet und auf 250 °C (480 °F) abgekühlt. Bei dieser Temperatur kann das Teil entformt werden.

Die Berechnung der Sinterzeit (Verweilzeit) sollte etwa 1,5 Stunden/2,5 cm (1 in) Wanddicke betragen.